低温可溶桥塞胶筒、结构及制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了低温可溶桥塞胶筒，以重量份计，原料包括丙烯酸酯橡胶90~120份，炭黑50~80份，改性淀粉20‑40份，增塑剂0.5~2份，防老剂1~4份，硬脂酸钠0.1~3份，硬脂酸镁0.1~3份，硬脂酸0.1~2.5份，硫磺0.1~2份，热稳定剂0.5~3份，硬脂酸钾0.1~1.5份，油酸0.5~6份。同时，本发明专利技术还公开了低温可溶桥塞胶筒结构，包括胶筒和肩保。同时，本发明专利技术还公布了低温可溶桥塞胶筒结构的制备工艺，包括密炼、开炼、注压硫化、二次硫化和后处理等步骤。本发明专利技术提供了一种低温可溶桥塞胶筒、结构及制备工艺，实现胶筒端部保护，从而实现有效承压；同时，降低胶筒加工成本，并能受控低温降解。

Low temperature soluble bridge plug rubber cylinder, structure and preparation process

【技术实现步骤摘要】
低温可溶桥塞胶筒、结构及制备工艺
本专利技术涉及桥塞
，尤其涉及一种低温可溶桥塞胶筒、结构及制备工艺。
技术介绍
在油田的勘探开发过程中需要一种临时性封堵工艺，封堵当前的生产层，以便于对其它产层实施工艺措施，待工艺完成后，解除临时封堵，建立生产层与井筒的流动通道，实现对油、气井的采油、采气生产。由此，桥塞封堵技术在压裂措施改造与开发生产过程中得到了广泛的应用。然而，通过桥塞对油气井进行封堵后，如需要对该油气井进行继续施工的话，往往需要采用专用的设备对桥塞进行专业的钻通处理，以便去除桥塞的封堵效果，而钻通桥塞的过程较为复杂，且操作起来不够便利，施工成本高。对此，研究人员设计了可溶桥塞，其能够在压裂之后在井下自行完全溶解或降解，形成小的颗粒和碎块，并通过返排工艺将其连同压裂工具返排到地面或者直接推入井底，这样能大大的提高生产效率，降低后期油井的维修的生产成本，提高油气的产量。可溶性桥塞中起封隔、密封作用的是密封胶筒，当可溶性桥塞的胶筒承受轴向坐封载荷时，胶筒产生轴向压缩和径向膨胀变形，使得胶筒外表面与套管内壁接触，以实现其密封和隔开不同目的层的功能。然而由于井下压力过大、压力的不稳定性、井下温度高会导致胶筒过早发生破损，尤其是胶筒肩部在坐封中受力较大、变形程度较大，更容易发生破裂，影响可溶性桥塞的承压效果。另一方面，现有的胶筒的加工成本比较高，胶筒的溶解或降解温度较高，影响后续返排操作。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术存在的问题，提供一种低温可溶桥塞胶筒、结构及制备工艺，实现胶筒端部受保护，降低胶筒加工成本，并能受控低温降解。本专利技术采用的技术方案是：低温可溶桥塞胶筒，以重量份计，原料包括丙烯酸酯橡胶90~120份，炭黑50~80份，改性淀粉20-40份，增塑剂0.5~2份，防老剂1~4份，硬脂酸钠0.1~3份，硬脂酸镁0.1~3份，硬脂酸0.1~2.5份，硫磺0.1~2份，热稳定剂0.5~3份，硬脂酸钾0.1~1.5份，油酸0.5~6份。进一步地，所述增塑剂为煤焦油、古马隆树脂、RX-80树脂、松焦油、甘油、蓖麻油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、氯化石蜡中的一种或多种。进一步地，所述防老剂为包括防老剂MB、防老剂4020、防老剂BLE-W、防老剂AW-66、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂D、防老剂A、防老剂4010NA中的一种。进一步地，所述热稳定剂为稀土金属氧化物、巯基醋酸异辛酯二正辛基锡、钙钡锌复合稳定剂中的一种。进一步地，所述改性淀粉为甘油改性淀粉、甲酰胺改性淀粉、马来酸酐改性淀粉、丙烯酸改性接枝淀粉、聚氨酯改性淀粉中的一种。低温可溶桥塞胶筒结构，包括胶筒，由可溶橡胶加工而成，轴长方向两端的圆周侧壁上开设有环形台阶，且其两端端面呈锥面状；肩保，由可溶金属加工而成，分别安装在所述胶筒两端的环形台阶处并随所述胶筒硫化成型成一个整体，所述肩保邻近所述胶筒端面的一端呈锥面状并与所述胶筒端面形成完整连续的锥面，所述肩保圆周外壁与所述胶筒裸露部分圆周外壁齐平形成连续的弧面。进一步地，所述胶筒轴向长度为所述肩保轴向长度的3~4.5倍。低温可溶胶筒结构的制备工艺，步骤包括密炼：依次向密炼机内加入丙烯酸酯橡胶，炭黑，改性淀粉，增塑剂，防老剂，硬脂酸钠，硬脂酸镁，硬脂酸，硫磺，热稳定剂，硬脂酸钾和油酸，加压密炼5~20min；开炼：将密炼后的胶料置于开炼机中，辊筒温度50~80℃，薄通6次，排气2次后出片，预成型为规则的小块，备用；注压硫化：粘接表面处理后的肩保提前置于成型模具内，然将小块胶料注入成型模具，温度130~170℃，真空硫化0.8~2h，压力15~25Mpa；二次硫化：将上一步骤中得到胶筒结构，置于120~180℃环境中继续硫化，时间4~16h；后处理：冷却，修边，真空包装。进一步地，所述注压硫化步骤中，模具升温至130~170℃后，恒温0.5~1h。进一步地，所述注压硫化步骤中，胶片预成型后，置于60~90℃环境中预热，时间20min。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术针对现有桥塞胶筒存在胶筒肩部在坐封中受力较大、变形程度较大，更容易发生破裂，影响可溶性桥塞承压效果的问题，设计了一种低温可溶桥塞胶筒结构。低温可溶桥塞胶筒结构由胶筒和肩保组成，通过肩保的保护，有效防止胶筒在坐封中受力较大时引发的变形大和破裂，保证可溶性桥塞的封闭效果。而同时，胶筒和肩保的端面都采用锥面设计，让胶筒肩部受力得到分散，从而从一定程度上保护了胶筒肩部，延长了有效承压时间。2.本专利技术还设计了一种低温可溶桥塞胶筒结构的制备工艺，采用先一段真空硫化成型和二段常压高温硫化工艺。两段硫化工艺操作使得胶筒充分硫化，保证了胶筒质量符合使用要求，且生产效率提高，操作方便，制备的胶筒结构机械力学性能优异，降解产物符合环保要求。3.本专利技术针对现有的可溶性胶筒存在的加工成本比较高，胶筒的溶解或降解温度较高，影响后续返排操作的问题，设计了一种低温可溶桥塞胶筒，由丙烯酸酯橡胶、硬脂酸、改性淀粉、炭黑、硫黄、增塑剂、热稳定剂、防老剂、硬脂酸镁、硬脂酸钾、硬脂酸钠、油酸制成，原料常见易得，价格便宜，制备成本低。原料中，丙烯酸酯橡胶和改性淀粉为可降解的原料，通过合理的配方设计，使胶筒能够满足力学性能要求的同时可发生降解，满足使用要求。4.本专利技术中的胶筒材料是一种高分子亚稳结构，由较稳定的高分子主链和较活泼的侧基结构组成，并在侧基上接枝了许多亲水基团，提高了材料的亲水性。材料在一定温度环境下，与水和含有微量的氯离子浓度的液体接触，材料中的亲水侧基基团与水或氯离子结合，形成一个电子基团，同时释放出自由基，大量自由基在静电的作用下，使分子链滑移，分子间张力加大，加速破坏分子间网络，表现分子链膨胀、断裂迅速形成硬度下降、强度降低。而通过引入油酸，加速了其分子链膨胀、断裂过程。本专利技术的胶筒可以在清水或者井中的返排液环境下承压一定时间后，开始从溶液接触的表皮，层层降解，最低降解温度为40℃，适用于低温井下作业，最终降解产物全部为细小粉末，没有黏性。这样不仅提高了施工速度，还降低了施工作业成本。同时，通过调整配方中相关材料的比例，可以控制降解速度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有现技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例4中，试样降解测试前期的状态。图2为实施例4中，试样降解测试后期的状态。图3为实施例6中，低温可溶桥塞胶筒结构的示意图一。图4为实施例6中，低温可溶桥塞胶筒结构的示意图二。图5为图4中A-A向剖视结构示意图。图6为实施例6中，低温可溶桥塞胶筒结构的分解结构示意。...

【技术保护点】
1.低温可溶桥塞胶筒，其特征在于：以重量份计，原料包括丙烯酸酯橡胶90~120份，炭黑50~80份，改性淀粉20-40份，增塑剂0.5~2份，防老剂1~4份，硬脂酸钠0.1~3份，硬脂酸镁0.1~3份，硬脂酸0.1~2.5份，硫磺0.1~2份，热稳定剂0.5~3份，硬脂酸钾0.1~1.5份，油酸0.5~6份。/n

【技术特征摘要】
1.低温可溶桥塞胶筒，其特征在于：以重量份计，原料包括丙烯酸酯橡胶90~120份，炭黑50~80份，改性淀粉20-40份，增塑剂0.5~2份，防老剂1~4份，硬脂酸钠0.1~3份，硬脂酸镁0.1~3份，硬脂酸0.1~2.5份，硫磺0.1~2份，热稳定剂0.5~3份，硬脂酸钾0.1~1.5份，油酸0.5~6份。


2.根据权利要求1所述的低温可溶桥塞胶筒，其特征在于：所述增塑剂为煤焦油、古马隆树脂、RX-80树脂、松焦油、甘油、蓖麻油、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三辛酯、氯化石蜡中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的低温可溶桥塞胶筒，其特征在于：所述防老剂为包括防老剂MB、防老剂4020、防老剂BLE-W、防老剂AW-66、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂D、防老剂A、防老剂4010NA中的一种。


4.根据权利要求1所述的低温可溶桥塞胶筒，其特征在于：所述热稳定剂为稀土金属氧化物、巯基醋酸异辛酯二正辛基锡、钙钡锌复合稳定剂中的一种。


5.根据权利要求1所述的低温可溶桥塞胶筒，其特征在于：所述改性淀粉为甘油改性淀粉、甲酰胺改性淀粉、马来酸酐改性淀粉、丙烯酸改性接枝淀粉、聚氨酯改性淀粉中的一种。


6.低温可溶桥塞胶筒结构，其特征在于：包括
胶筒，由可溶橡胶加工而成，轴长方向两端的圆周侧壁上开设有环形台阶，且其两端端面呈锥面状；
肩保，由...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文楷，李斌，寇杰，李朝云，
申请(专利权)人：雅安万利橡塑密封技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51